Фюзеляж летательного аппарата
Владельцы патента RU 2434784:
Открытое акционерное общество центральная компания финансово-промышленной группы "Российский авиационный консорциум" (RU)
Изобретение относится к области конструкций летательных аппаратов. Фюзеляж летательного аппарата содержит последовательно расположенные шпангоуты (1), на которых закреплена наружная обшивка (2), стрингера (3), соединенные с обшивкой (2) и шпангоутами (1), и поперечные балки (4) пассажирского пола вблизи нейтральной поверхности фюзеляжа, поперечные балки грузового пола (5) и поперечные потолочные балки (6). Поперечное сечение фюзеляжа в верхней и нижней частях образовано равными дугами окружностей большого радиуса, а в боковых частях - дугами окружностей меньшего радиуса. Шпангоуты (1) разделены на боковые, верхнюю и нижнюю зоны, имеющие различные жесткости. Поперечные балки (5) грузового пола установлены с одной стороны так, чтобы обеспечить размещение контейнеров, а с другой стороны установлены в зонах перехода дуги большого радиуса в дугу малого радиуса нижней боковой поверхности фюзеляжа. Верхние поперечные потолочные балки (6) помещены в зону перехода дуги верхнего большого радиуса в дугу малого радиуса боковой поверхности. Поперечные балки (4) пассажирского салона находятся вблизи нейтральной линии сечения фюзеляжа. Изобретение направлено на снижение веса. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к силовым конструкциям летательных аппаратов, в частности к герметичному фюзеляжу некруглой формы поперечного сечения.
Известен фюзеляж некруглой формы, у которого ширина значительно превышает высоту (РФ патент №2174089 по классу В64С 1/00).
Известен фюзеляж летательного аппарата, содержащий последовательно расположенные вдоль него шпангоуты, на которых закреплена наружная обшивка, стрингера, соединенные с обшивкой и шпангоутами, и поперечные балки пассажирского пола вблизи нейтральной поверхности фюзеляжа, поперечные балки грузового пола и поперечные потолочные балки (РФ патент №2270135 от 20.02.2006 по классу В64С 1/00).
В этих случаях фюзеляж увеличивает подъемную силу самолета и в тоже время появляется возможность применять более рациональные компоновки по расположению большого количества пассажиров в ряд, по размещению грузов в отдельном грузовом помещении в хвостовой части.
Но, одновременно, некруглая форма фюзеляжа приводит к ряду проблем, которые не присущи круглому фюзеляжу.
Основным случаем нагружения герметичного фюзеляжа некруглой формы, определяющим статическую прочность, долговечность и живучесть конструкции, является случай избыточного давления.
Работа силовых элементов боковой части такого фюзеляжа с обычным радиусом кривизны под действием избыточного давления аналогична работе этих элементов в круговых фюзеляжах.
Работа верхней и нижней частей такого фюзеляжа существенно отличается от работы силовых элементов в круглых цилиндрических фюзеляжах. Использование традиционной силовой схемы круглых фюзеляжей с обшивкой, шпангоутами и стрингерами приводит к неприемлемым весовым затратам из-за изгиба шпангоутов в зонах с малой кривизной.
Техническими задачами, на решение которых направлено настоящее изобретение, являются создание фюзеляжа самолета некруглой формы, в котором ширина значительно превышает высоту и в котором силовая схема конструкции и ее силовые элементы обеспечивают статическую прочность, заданную долговечность и живучесть при достижении в целом для самолета весовой эффективности не меньшей, чем для самолетов с круглым фюзеляжем.
Технические задачи решаются тем, что фюзеляж летательного аппарата, содержащий последовательно расположенные вдоль него шпангоуты, на которых закреплена наружная обшивка, стрингера, соединенные с обшивкой и шпангоутами, и поперечные балки пассажирского пола вблизи нейтральной поверхности фюзеляжа, поперечные балки грузового пола и поперечные потолочные балки, отличается тем, что его поперечное сечение в верхней и нижней частях образовано равными дугами окружностей большого радиуса, позволяющими ввести потолочную балку, эквивалентную по назначению балке грузового отсека для восприятия внутреннего давления, а в боковых частях фюзеляжа дугами окружностей радиуса не менее чем в 2,5 раза меньшего радиуса верхних и нижних дуг окружностей, причем по длине герметичной части шпангоуты разделены на боковые, верхнюю и нижнюю зоны, каждая из которых имеет существенно различные жесткости.
Поперечные балки грузового пола установлены с одной стороны так, чтобы обеспечить размещение контейнеров, а с другой стороны установлены в зонах перехода дуги большого радиуса кривизны в дугу малого радиуса нижней боковой поверхности фюзеляжа.
Верхние поперечные потолочные балки помещены в зону, близкую к переходу дуги верхнего большого радиуса кривизны в дугу малого радиуса верхней боковой поверхности.
Поперечные балки пассажирского салона находятся вблизи нейтральной линии сечения фюзеляжа.
Боковые зоны шпангоутов имеют жесткость, более чем в 2,5 раза превышающую жесткости верхнего и нижнего поясов шпангоута.
На фиг.1 представлен вид в перспективе части фюзеляжа, показывающий его основные силовые элементы.
На фиг.2 представлен схематично боковой вид фюзеляжа.
На фиг.3 представлено сечение А-А на фиг.1.
Фюзеляж летательного аппарата содержит последовательно расположенные вдоль него шпангоуты 1, на которых закреплена наружная обшивка 2, стрингера 3, соединенные с обшивкой 2 и шпангоутами 1, и поперечные балки пассажирского пола 4 вблизи нейтральной поверхности фюзеляжа, поперечные балки грузового пола 5 и поперечные потолочные балки 6, при этом поперечное сечение фюзеляжа в верхней и нижней частях образовано равными дугами окружностей большого радиуса, позволяющими ввести потолочную балку 6, эквивалентную по назначению балке грузового отсека для восприятия внутреннего давления, а в боковых частях фюзеляжа дугами окружностей радиуса не менее чем в 2,5 раза меньшего радиуса верхних и нижних дуг окружностей, причем по длине герметичной части шпангоуты разделены на боковые, верхнюю и нижнюю зоны, каждая из которых имеет существенно различные жесткости.
Поперечные балки грузового пола 5 установлены с одной стороны так, чтобы обеспечить размещение контейнеров, а с другой стороны установлены в зонах перехода дуги большого радиуса кривизны в дугу малого радиуса нижней боковой поверхности фюзеляжа.
Верхние поперечные потолочные балки 6 помещены в зону, близкую к переходу дуги верхнего большого радиуса кривизны в дугу малого радиуса верхней боковой поверхности.
Поперечные балки пассажирского салона 4 находятся вблизи нейтральной линии сечения фюзеляжа.
Боковые зоны шпангоутов 1 имеют жесткость, более чем в 2,5 раза превышающую жесткости верхнего и нижнего поясов шпангоута.
Такое конструктивное выполнение фюзеляжа позволяет, во-первых, обеспечить комфортабельные условия размещения пассажиров, значительно увеличив число проходов на пассажира в сравнении с круглым фюзеляжем, во-вторых, позволяет поместить всю номенклатуру груза для данного класса самолетов под полом пассажирского салона, не увеличивая длины фюзеляжа.
Кроме того, такое поперечное сечение, в котором пол пассажирского салона находится вблизи нейтральной линии фюзеляжа, позволяет обеспечить конструктивно-силовую схему, в которой балки пола, в отличие от других вариантов круговых или овальных фюзеляжей, где эти балки работают на растяжение, будут работать на сжатие при действии избыточного давления.
Вводя в работу балки грузового пола и потолочные балки, можно отказаться от вертикальных стоек рядом с зоной перехода боковой поверхности в поверхность малой кривизны, которые не облагораживают интерьер.
1. Фюзеляж летательного аппарата, содержащий последовательно расположенные вдоль него шпангоуты, на которых закреплена наружная обшивка, стрингера, соединенные с обшивкой и шпангоутами, и поперечные балки пассажирского пола вблизи нейтральной поверхности фюзеляжа, поперечные балки грузового пола и поперечные потолочные балки, отличающийся тем, что поперечное сечение фюзеляжа в верхней и нижней частях образовано равными дугами окружностей большого радиуса, позволяющими ввести потолочную балку, эквивалентную по назначению балке грузового отсека для восприятия внутреннего давления, а в боковых частях фюзеляжа дугами окружностей радиуса не менее чем в 2,5 раза меньшего радиуса верхних и нижних дуг окружностей, причем по длине герметичной части шпангоуты разделены на боковые, верхнюю и нижнюю зоны, каждая из которых имеет существенно различные жесткости.
2. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что поперечные балки грузового пола установлены с одной стороны так, чтобы обеспечить размещение контейнеров, а с другой стороны установлены в зонах перехода дуги большого радиуса кривизны в дугу малого радиуса нижней боковой поверхности фюзеляжа.
3. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что верхние поперечные потолочные балки помещены в зону, близкую к переходу дуги верхнего большого радиуса кривизны в дугу малого радиуса верхней боковой поверхности.
4. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что поперечные балки пассажирского салона находятся вблизи нейтральной линии сечения фюзеляжа.
5. Фюзеляж по п.1, отличающийся тем, что боковые зоны шпангоутов имеют жесткость, более чем в 2,5 раза превышающую жесткости верхнего и нижнего поясов шпангоута.
